JP4137858B2 - ノンバックラッシュ機構 - Google Patents

Description

本発明は、互いに噛合するギヤの間のバックラッシュを解消したノンバックラッシュ機構に関する。

従来から、例えば自動車用マニュアルトランスミッションにおいて、カウンタシャフトに回転自在に取り付けられた１速ドリブンギヤ及び２速ドリブンギヤにサブギヤを取り付けて、相手側ギヤである１速ドライブギヤ及び２速ドライブギヤとのバックラッシュを解消するようにしたシザーズギヤが用いられ、相手側ギヤとの間にノンバックラッシュ機構を構成している。

このようなシザーズギヤは、自動車用エンジンの燃料噴射ポンプ或いはカムシャフト等のトルク変動を生ずる装置の駆動用又は非駆動用ギヤとしても用いられている。

具体的には、シザーズギヤは、所定数の歯を有するメインギヤと、このメインギヤと同じ歯形及び歯数を有するとともに、メインギヤに隣接配置され、メインギヤとともに相手側ギヤに噛合するサブギヤと、メインギヤとサブギヤを回転方向に相対的に離間する方向に付勢するスプリングとを有している。

そして、スプリングのばね力により回転方向に握りを持たせて相手側ギヤと噛み合わせ、相手側ギヤの歯をメインギヤとサブギヤの歯で挟むことで、相手側ギヤとのバックラッシュを解消するようになっている。

一般的に、ドライブギヤ及びドリブンギヤは、高負荷高速伝動を担うためにはす歯歯車（はす歯ギヤ）とされており、サブギヤは、コストの低減及び製作の容易さ等の理由により平歯車とされ、プレスにより鋼板を打ち抜いて形成されている。従って、当該サブギヤは、はす歯ギヤから形成されたドライブギヤとの当たり面の面積が小さく、互いに線接触している。

ところで、プレス打ち抜きによるサブギヤの歯面は、打ち抜き方向に対して最初にポンチが当たる部分は剪断面となるために滑らかな面となるが、当該剪断面に続く残部は破断面となるために荒い面となり、ドライブギヤの歯との当たり面（噛み合い）の精度が悪くなる。

従って、サブギヤの破断面の歯面の部分がはす歯ギヤであるドライブギヤと線接触で噛み合うと歯当たりが悪くなり、バックラッシュを良好に除去することができなくなる。

このため、従来のサブギヤは、プレス打ち抜き後歯面を加工して滑らかな面とし、ドライブギヤとの歯当たりを良くして噛み合いの精度を高め、バックラッシュを良好に取り除くようにしている。

然しながら、プレスによる打ち抜き後さらに歯面を滑らかに加工することは、２重の手間が掛かりサブギヤのコストアップをきたすという問題がある。

この問題を解決するようにしたノンバックラッシュ機構が、実用新案登録公報第２５９５０７１号で提案されている。この実用新案登録公報に記載されたノンバックラッシュ機構は、サブギヤがプレス打ち抜きの剪断面の部分でのみ相手側はす歯ギヤと当たるようにされていることを特徴とする。

更に、実開平５−３０５９９号公報では、バックラッシュエリミネータ用歯車（サブギヤ）の歯面をプレス加工で形成し、相手側はす歯ギヤの歯面に沿って面接触可能な形状に歯面形成したバックラッシュエリミネータが開示されている。
実用新案登録公報第２５９５０７１号公報 実開平５−３０５９９号公報

特許文献１記載のノンバックラッシュ機構では、プレス打ち抜きの剪断面の部分のみが相手側はす歯ギヤと当たるように設定されているが、サブギヤとはす歯ギヤは線接触となり、耐久性が低下し、本来の機能が低下するという問題がある。

特許文献２記載のバックラッシュエリミネータでは、相手側はす歯ギヤの歯面に沿って面接触可能な形状になるようにプレスだれを大きくしてサブギヤの歯面形成をするが、本来プレスだれを規定することは難しく、金型製作も試行錯誤を繰り返す場合がある。

また、プレスだれは、金型初期と金型の磨耗時ではだれ量が変化するため、定期的な金型のメインテナンスが必要になる。更に、プレスだれと反対側に突出したばり除去のために機械加工が必要であるが、機械加工はコストアップの要因となるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価で生産性の良いノンバックラッシュ機構を提供することである。

請求項１記載の発明によると、互いに噛合する第１、第２のはす歯ギヤと、該第１のはす歯ギヤと同一の歯数を有し該第１のはす歯ギヤの側面に同軸に配置されるとともに前記第２のはす歯ギヤに噛合するサブギヤと、前記第１のはす歯ギヤと前記サブギヤとの間に設けられ該第１のはす歯ギヤと該サブギヤとを相対的に回転方向に離間させるように付勢するスプリングとを備えたノンバックラッシュ機構において、前記第２のはす歯ギヤと当接する前記サブギヤの歯面の角部には該第１、第２のはす歯ギヤのねじれ角相当のコイニング加工が施されており、前記サブギヤはプレス打ち抜き加工により平歯車として形成された後、前記コイニング加工が施されることを特徴とするノンバックラッシュ機構が提供される。

請求項１記載のノンバックラッシュ機構によると、サブギヤの歯面の角部にコイニング加工を行うことにより、第２のはす歯ギヤとの面接触が可能となり、コイニングの角度を第１、第２のはす歯ギヤのねじれ角相当にすることで、ギヤとしての噛み合い精度が向上する。

また、コイニング加工により、全歯面均一に面接触することが可能となり、サブギヤの音及び振動レベルが向上する。更に、面接触部は加工硬化し、従来磨耗対策として行ってきた熱処理が不要となる。

さらに、サブギヤはプレス打ち抜きにより平歯車として形成された後、コイニング加工が施されるので、サブギヤの歯面を精度良く仕上げることができ、機械加工や熱処理が不要な、安価で生産性の良いノンバックラッシュ機構を提供することができる。

図１を参照すると、本発明のノンバックラッシュ機構が適用されるのに適したマニュアルトランスミッションの１速ギヤ列及び２速ギヤ列周辺の縦断面図が示されている。メインシャフト１２及びカウンタシャフト１４が図示しないトランスミッションケースに回転可能に取り付けられている。

メインシャフト１２は図示しないクラッチを介して、エンジンのクランクシャフトに選択的に連結され、クラッチ係合時にエンジンの駆動力により回転される。

入力シャフト１２とカウンタシャフト１４との間には、例えば１速〜５速までの各変速段を規定する複数の変速ギヤ列が設けられているが、図２では１速ギヤ列１６及び２速ギヤ列１８のみが示されている。

１速ギヤ列１６は、入力シャフト１２に固定的に取り付けられたはす歯ギヤからなるドライブギヤ２０と、カウンタシャフト１４に回転自在に取り付けられたはす歯ギヤからなるドリブンギヤ２２とを含んでおり、ドライブギヤ２０とドリブンギヤ２２は互いに噛み合っている。

２速ギヤ列１８は、入力シャフト１２に固定的に取り付けられたはす歯ギヤからなるドライブギヤ２４と、カウンタシャフト１４に回転自在に取り付けられたはす歯ギヤからなるドリブンギヤ２６を含んでおり、ドライブギヤ２４とドリブンギヤ２６は互いに噛み合っている。

１速ギヤ列１６のドリブンギヤ２２には平歯車からなるサブギヤ２８が取り付けられており、２速ギヤ列１８のドリブンギヤ２６には平歯車からなるサブギヤ３０が取り付けられている。

１速ギヤ列１６と２速ギヤ列１８の切り替えは、１速ドリブンギヤ２２と２速ドリブンギヤ２６との間におけるカウンタシャフト１４上に設けられているシンクロ機構３２により達成される。

シンクロ機構３２はカウンタシャフト１４にスプライン嵌合されたシンクロハブ３４と、シンクロハブ３４の外周にスプライン嵌合され後退用ドリブンギヤ３７を有するシンクロスリーブ３６と、２つのボークリング３８，４０を含んでいる。

１速ドリブンギヤ２２及び２速ドリブンギヤ２６の側面にそれぞれサブギヤ２８，３０が取り付けられているため、常時噛み合っている１速ドライブギヤ２０及び２速ドライブギヤ２４とのバックラッシュを抑制することができ、エンジン回転角速度変動に起因するギヤ歯打ち音を抑制することができる。

図２を参照すると、本発明のノンバックラッシュ機構が適用可能なシザーズギヤ４２の分解斜視図が示されている。図３は組み立てたアセンブリ状態のシザーズギヤ４２の斜視図である。

本実施形態のシザーズギヤ４２は、はす歯ギヤからなるメインギヤ４４と、スプリング４８を間に挟んでメインギヤ４４に取り付けられた平歯車からなるサブギヤ４６とから構成され、サブギヤ４６をメインギヤ４４に取り付けるために従来必要であったリベット等の締結手段を用いないことを特徴とする。

図４を参照すると、本発明実施形態のメインギヤ４４の正面図が示されている。図５は図４のＡ−Ａ線断面図であり、図６は図４の背面図を示している。メインギヤ４４はその外周に複数の歯５０を有しているとともに、その背面側にはシンクロ機構３２のスリーブ３６と噛み合うための複数のドグ歯５１を有している。

図４及び図５を参照すると明らかなように、メインギヤ４４は一方の側面に円周方向に等間隔離間し、且つ半径方向に突出するそれぞれ内溝５４を有する複数の第１係合突起５２を有している。本実施形態では、第１係合突起５２が円周方向に６０度離間して形成されている。隣接する第１係合突起５２の間には、内溝５４の深さより深い逃げ部５６が形成されている。

図７を参照すると、本発明実施形態のサブギヤ４６の正面図が示されている。図８は図７のＡ−Ａ線断面図、図９は図７のＢ−Ｂ線断面図である。

サブギヤ４６は、外周に複数の歯６０を有する環状外周部分４６ａと、この環状外周部分４６ａから第１の軸方向に第１の所定距離、例えば３．０ｍｍをオフセットした環状内周部分４６ｂとから構成される。

図７に示されるように、サブギヤ４６は円周方向に互いに１２０度離間した３個の軸方向位置決め部６２と、各軸方向位置決め部６２の間に配置されるように円周方向に互いに１２０度離間した３個の径方向及び回転方向位置決め部６４を有している。

軸方向位置決め部６２は、メインギヤ４４の第１係合突起５２との干渉を避けるために環状外周部分４６ａに形成された第１のスリット６６と、第１のスリット６６に臨んで環状内周部分４６ｂの外周に一体的に且つ環状外周部分４６ａから第１の軸方向に第１の所定距離より大きい第２の所定距離、例えば４．６ｍｍオフセットして形成された第２係合突起６８とから構成される。

径方向及び回転方向位置決め部６４は、メインギヤ４４の第１係合突起５２との干渉を避けるために環状外周部分４６ａに形成された第２のスリット７０と、この第２のスリット７０に臨んで環状内周部分４６ｂの外周に一体的に形成された第３係合突起７２及びストッパ７４とから構成される。

図８を参照すると明らかなように、第３係合突起７２及びストッパ７４はサブギヤ４６の環状内周部分４６ｂと同一平面上に形成されているが、軸方向位置決め部６２の第２係合突起６８は、環状外周部分４６ａから離れる方向にオフセットされて形成されている。

図１０（Ａ）はコイルスプリング４８のセットした状態の平面図、図１０（Ｂ）はその正面図を示している。ここでセットした状態とは、図３に示すようにシザーズギヤ４２に組み立てた状態のコイルスプリングの状態を言う。

コイルスプリング４８はメインギヤ４４の穴５８に嵌合する端部４８ａと、サブギヤ４６の穴７６に嵌合する端部４８ｂを有している。コイルスプリング４８のフリー状態が図１０（Ａ）に２点鎖線で示されている。

次に、本実施形態のシザーズギヤ４２の組立手順について説明する。まず、コイルスプリング４８をフリーな状態でその端部４８ａをメインギヤ４４の穴５８に嵌合し、端部４８ｂをサブギヤ４６の穴７６に嵌合する。

この状態からコイルスプリング４８を引き伸ばす方向、例えば図１０（Ａ）で反時計回り方向に回転し、メインギヤ４４とサブギヤ４６の位相を合わせる。即ち、サブギヤ４６をコイルスプリング４８の付勢力に抗して回転し、サブギヤ４６の軸方向位置決め部６２及び径方向／回転方向位置決め部６４がメインギヤ４４の逃げ部５６に丁度一致するまでサブ４６を回転する。

この状態から、サブギヤ４６をメインギヤ４４に押し付けながら時計回り方向に回転すると、サブギヤ４６の第２係合突起６８が図１２に示すように第１係合突起５２の下側に形成された内溝５４に嵌合する。これにより、シザーズギヤ４２の軸方向の位置決めが達成される。

この状態で手を離すか、或いはサブギヤ４６を時計回り方向に更に回転すると、コイルスプリング４８の付勢力により径方向／回転方向位置決め部６４のストッパ７４がメインギヤ４４の第１係合突起５２の側面に当接して、シザーズギヤ４２はセット状態となる。

この状態では、図１３に矢印７８で示すように、コイルスプリング４８の付勢力がストッパ７４を第１係合突起５２の側面に圧接させる方向に作用する。これにより、シザーズギヤ４２の回転方向の位置決めが達成される。

また、この状態では、サブギヤ４６に形成された第３係合突起７２の外周がメインギヤ４４に形成された第１係合突起５２の内周に当接する。これにより、シザーズギヤ４２を径方向の位置決めが達成される。

次に図１４を参照すると、歯面の角部に本発明によるコイニング加工（面押し加工）を施したサブギヤ４６´を採用したシザーズギヤ４２Ａの縦断面図が示されている。本実施形態のシザーズギヤ４２Ａは、サブギヤ４６´の歯面の角部にコイニング加工を施した点を除き、上述した実施形態のシザーズギヤ４２と同様である。

図１５は図１４に示したシザーズギヤ４２Ａが、例えばドライブギヤ４３に噛み合っている様子を示す一部破断正面図である。この場合、メインギヤ４４はドライブギヤ４３により駆動されるドリブンギヤとなる。ドライブギヤ４３及びメインギヤ４４は所定のねじれ角θを有するはす歯ギヤから形成され、サブギヤ４６´は鋼板をプレス打ち抜きした平歯車から形成されている。

図１５において、サブギヤ４６´は、各歯６０の歯面６０ａの角部に形成されたコイニング加工部６１がドライブギヤ４３の歯４３ａの歯面に面接触され、スプリング４８のばね力により矢印Ａ方向に押し付けられて圧接されている。

そして、メインギヤ４４はその歯５０がスプリング４８の反力によりドライブギヤ４３の歯４３ａに矢印Ｂ方向に圧接され、ドライブギヤ４３との間のバックラッシュが取り除かれるように構成されている。この構成において、ドライブギヤ４３及びシザーズギヤ４２Ａは矢印Ｃ方向に回転される。

図１６に示すように、サブギヤ４６´は例えば厚さ約１．６ｍｍの鋼板をプレスにより打ち抜いて平歯車として形成されている。各歯６０の歯面の角部にはコイニング加工部６１が形成されている。

サブギヤ４６´のプレス打ち抜き及びコイニング加工（面押し加工）について図１７を参照して説明する。図１７（Ａ）において、サブギヤ４６´のプレスによる打ち抜き方向を矢印Ｐ方向とすると、歯幅方向に対してポンチ（図示せず）が最初に当たる僅かな部分６０ｂはプレスだれで変形し、続いて滑らかな剪断面６０ｃとなり、最後に破断面６０ｄとなる。破断面６０ｄは剪断面６０ｃよりも粗い切断面となる。

即ち、サブギヤ４６´の歯６０の歯面６０ａは、歯幅方向に対して打ち抜きの最初の部分がプレスだれ部６０ｂとなり、続いて面の滑らかな剪断面６０ｃとなり、当該剪断面６０ｃに続く部分から打ち抜き終わりまでの残部が面の粗い破断面６０ｄとなる。

本実施形態のサブギヤ４６´は、図１７（Ｂ）に示すように、各歯６０の歯面６０ａのはす歯ギヤから形成されたドライブギヤ４３と当接する角部にドライブギヤ４３のねじれ角θ相当のコイニング加工を施し、コイニング加工部６１としたことを特徴とする。

これにより、サブギヤ４６´とドライブギヤ４３との面接触が可能となり、サブギヤ４６´に施すコイニングの角度をドライブギヤ４３のねじれ角に合わせることで、歯車としての噛み合い精度が向上する。

以上の説明では、サブギヤをメインギヤに取り付けるのにリベットを必要としない特殊なシザーズギヤに本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１８に示すようなサブギヤをリベットによりメインギヤに取り付ける一般的なシザーズギヤにも同様に適用可能である。

即ち、メインギヤ８０はボス８２とリベット締結用の複数の穴８３を有している。サブギヤ８４はリベット締結用の複数の穴８５を有しており、メインギヤ８０とサブギヤ８４との間にスプリング８６を挟みこんで、サブギヤ８４を複数のリベット８８でメインギヤ８０に対して締結する。

サブギヤ８４の各歯８７の歯面の角部には図１６及び図１７（Ｂ）に示すようなコイニング加工部６１が形成されている。

本発明が適用されるのに適したマニュアルトランスミッションの１速ギヤ列及び２速ギヤ列部分の縦断面図である。 本発明が適用されるのに適したシザーズギヤの分解斜視図である。 図２に示したシザーズギヤの組み立てた状態の斜視図である。 メインギヤの正面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 メインギヤの背面図である。 サブギヤの正面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 図７のＢ−Ｂ線断面図である。 図１０Ａはコイルスプリングの平面図、図１０Ｂはコイルスプリングの正面図である。 メインギヤの内溝付き第１係合突起部分を示す斜視図である。 軸方向位置決め状態を示す斜視図である。 径方向及び回転方向位置決め状態を示す斜視図である。 本発明のサブギヤを採用したシザーズギヤの縦断面図である。 図１４に示したシザーズギヤとドライブギヤとの噛み合い状態を示す一部破断正面図である。 本発明実施形態に係るサブギヤの側面図である。 図１７（Ａ）はサブギヤの歯をプレス打ち抜きにより形成したときの説明図、図１７（Ｂ）は本発明のコイニング成形加工を説明する図である。 リベットによりサブギヤをメインギヤに取り付けるシザーズギヤの分解斜視図である。

符号の説明

４２，４２Ａ シザーズギヤ
４４ メインギヤ
４６，４６´ サブギヤ
４８ コイルスプリング
５２ 第１係合突起
５４ 内溝
５６ 逃げ部
４６ａ 環状外周部分
４６ｂ 環状内周部分
６０ 歯
６１ コイニング加工部
６２ 軸方向位置決め部
６４ 径方向／回転方向位置決め部
６６ 第１スリット
６８ 第２係合突起
７０ 第２スリット
７２ 第３係合突起
７４ ストッパ

Claims (1)

1. 互いに噛合する第１、第２のはす歯ギヤと、該第１のはす歯ギヤと同一の歯数を有し該第１のはす歯ギヤの側面に同軸に配置されるとともに前記第２のはす歯ギヤに噛合するサブギヤと、前記第１のはす歯ギヤと前記サブギヤとの間に設けられ該第１のはす歯ギヤと該サブギヤとを相対的に回転方向に離間させるように付勢するスプリングとを備えたノンバックラッシュ機構において、
   前記第２のはす歯ギヤと当接する前記サブギヤの歯面の角部には該第１、第２のはす歯ギヤのねじれ角相当のコイニング加工が施されており、
   前記サブギヤはプレス打ち抜き加工により平歯車として形成された後、前記コイニング加工が施されることを特徴とするノンバックラッシュ機構。

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